CN116283680A - 一种环磺酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环磺酮的制备方法,对合成环磺酮进行改进,属于化学合成的技术领域,该方法以2‑氯‑3甲基‑4‑甲磺酰基苯甲酸为原料,通过溴化、取代、酯化和重排等反应得到环磺酮,该工艺与目前已报到的工艺相比,步骤减少、收率提高、杂质减少、三废降低等优点,适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本申请涉及有机化合物制备的领域,尤其是涉及一种环磺酮的制备方法。
背景技术
环磺酮是由拜耳公司2007年研制的三酮类玉米田除草剂。是在磺草酮基础上加入三氟乙氧基合成的新化合物,属于对羟苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)抑制剂。目前已在比利时、法国、德国、荷兰、巴西、美国、墨西哥、塞尔维亚等数十个国家获得登记。环磺酮是对羟苯基丙酮酸双氧化酶抑制剂即HPPD抑制剂,通过抑制对羟基苯基丙酮酸双氧化酶的合成,影响羟基丙酮酸转化为尿黑酸,导致酪氨酸的积累,使质体醌和生育酚的生物合成受阻,进而影响到类胡萝卜素的生物合成,杂草出现褪绿、黄化,2周内死亡。可用于防除玉米田马唐、狗尾草等禾本科杂草和苋菜、藜、芥菜、牵牛花等阔叶杂草,对玉米田恶性杂草及抗性杂草有较好的效果。为了增加安全性环磺酮中一般添加安全剂双苯噁唑酸(有时烟嘧磺隆、砜嘧磺隆在玉米田使用时也会添加此安全剂),可保护玉米免收紫外线伤害,具有广谱、作用快速的特性,且与环境具有高度相容性,并且相关调查与报道显示有一定增产作用。
目前已报到的合成环磺酮的路线主要以2-氯甲苯为起始原料,经相关反应步骤得到化合物Ⅰ,随后经过酯化、溴化、与三氟乙醇钠烷基化、再与环己二酮酯化,最后催化重排得到环磺酮,总收率28.4%
该方法从化合物I合成环磺酮的步骤中,有以下几个缺点:1、反应步骤长,三废多;2、总产率低3、使用污染大、危险性大的原料,如对甲苯磺酸和液溴等;4、反应产生的杂质较多,特别是溴化步骤和三氟乙醇取代步骤会有副产物生产。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了新的环磺酮生产工艺,该工艺合成步骤短,反应效率高,杂质少、污染小且避免了高毒高污染原料的使用。本发明提供一种制备环磺酮的方法,提供一种由化合物Ⅰ为起始原料,经过催化溴化,催化三氟乙氧基化得到中间体Ⅲ。进而与环己二酮进行酯化后重排,得到环磺酮。
进一步地,由化合物Ⅰ合成化合物Ⅱ的步骤包括:在20℃-25℃下,将有机溶剂与溴化试剂混合均匀,而后加入化合物Ⅰ,再在该温度下加入催化剂,搅拌并缓慢升温至回流。反应结束后加入还原性溶剂,加水打浆并直接过滤,得化合物Ⅱ。
进一步的,上述反应中的有机溶剂有二氯乙烷、二氯甲烷、二溴乙烷、氯仿、四氯化碳、乙酸等常用溴化反应溶剂。
进一步的,上述反应中催化剂有偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯等自由基引发剂。
进一步的,上述反应中溴化试剂有液溴、溴化氢、溴化铵、溴化钾等含溴无机物。
进一步的,上述反应中所述化合物Ⅰ与溶剂的质量比为1:1-10,化合物Ⅰ与催化剂的摩尔比为1:0.001-0.5,化合物Ⅰ与溴化试剂的摩尔比为1:1-10,化合物Ⅰ与双氧水的摩尔比为1:0.5-10.
进一步的,上述反应温度范围在40℃-100℃,其中最适温度为60℃,反应时间为2-30h。
进一步的,上述还原性水溶液有亚硫酸钠溶液、氯化亚铁溶液、亚硫酸钾溶液等具有还原性的无机盐水溶液。
进一步的,上述反应中化合物Ⅱ合成化合物Ⅲ的操作为:常温下,加入有机溶剂、三氟乙醇、碱和催化剂,再缓慢加入化合物Ⅱ,搅拌并缓慢升温至反应温度。反应结束后,加水分相,向水相中加酸,有固体析出,过滤后得到化合物Ⅲ。
进一步的,上述反应中所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙腈、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、二氯甲烷等。
进一步的,上述反应中碱有氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾等常用无机碱。
进一步的,上述反应中催化剂有四叔丁基溴化铵、四叔丁基碘化铵、四叔丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵等相转移催化剂以及碘化钾、碘化钠等含碘盐等。
进一步的,上述反应中反应温度为40-120℃,反应时间为0.5h-10h。
进一步的,上述反应中酸有盐酸、硫酸、硝酸、醋酸等常用无机酸和有机酸。
进一步的,上述反应中化合物Ⅱ与溶剂的质量比为1:1-10,所述化合物Ⅱ与碱的摩尔比为1:0.1-10,所述化合物Ⅱ与催化剂的摩尔比为1:0.001-0.5。
本发明的优点在于:相对于传统工艺,该环磺酮生产工艺合成步骤减少,效率提高,杂质减少、污染降低且避免了高毒高污染原料的使用。
附图说明
图1为液相谱图;
图2为液相谱图;
图3为液相谱图;
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
下面将结合实施例将更详细地解释本发明,但不会对本发明造成限制。
化合物Ⅱ的制备
实施例1:
向500ml的四口瓶中加入20g(0.08mol)化合物I、70ml二氯乙烷、0.2g过氧化二苯甲酰(0.0008mol)和35.64g(40%,0.196mol)溴化氢并升温到60℃,滴加30g双氧水(30%,0.26mol),2h滴加完毕,然后在60℃下继续保温5h至反应完全,冷却至30℃并用过量的亚硫酸钠中和至无氧化性,分出水层,有机层继续用10ml的清水水洗一次,分出水相,浓缩有机相得粗品,粗品用40克甲醇打浆,再过滤并烘干,得到化合物Ⅱ26.2g,含量95.6%,产率95.2%。
实施例2:
向500ml的四口瓶中加入20g(0.08mol)化合物Ⅰ、70ml二氯乙烷和0.2g过氧化二苯甲酰(0.0008mol),升温至60℃,开始缓慢滴加液溴14.06g(0.088mol)并控温在60℃,滴加4h,后在60℃继续保温0.5h至反应完全,冷却至30℃并用过量的亚硫酸钠中和至无氧化性,分出水层,有机层继续用10ml的清水水洗一次,分出水相,浓缩有机相得粗品,粗品用40g甲醇打浆,再过滤并烘干,得到化合物Ⅱ23.3g,含量96.2%,产率85.1%。
对比例1:
向500ml的四口瓶中加入20g(0.08mol)化合物Ⅰ、70ml二氯乙烷、0.2g过氧化二苯甲酰(0.0008mol)和18.13g(0.20mol)溴化钠并升温到60℃,滴加30g双氧水(30%,0.26mol),2h滴加完毕,然后在60℃下继续保温5h至反应完全,冷却至30℃并用过量的亚硫酸钠中和至无氧化性,分出水层,有机层继续用10ml的清水水洗一次,分出水相,浓缩有机相得粗品,粗品用40克甲醇打浆,再过滤并烘干,得到化合物Ⅱ19.5g,含量90.0%,产率66.7%。
对比例2:
向500ml的四口瓶中加入20g(0.08mol)化合物I、70ml二氯乙烷、0.13g偶氮二异丁腈(0.0008mol)和35.64g(40%,0.196mol)溴化氢并升温到60℃,滴加30g双氧水(30%,0.26mol),2h滴加完毕,然后在60℃下继续保温5h至反应完全,冷却至30℃并用过量的亚硫酸钠中和至无氧化性,分出水层,有机层继续用10ml的清水水洗一次,分出水相,浓缩有机相得粗品,粗品用40克甲醇打浆,再过滤并烘干,得到化合物Ⅱ18.6g,含量90.1%,产率61.5%。
对比例3:
向500ml的四口瓶中加入20g(0.08mol)化合物I、70ml二氯乙烷和35.64g(40%,0.196mol)溴化氢并升温到60℃,滴加30g双氧水(30%,0.26mol),2h滴加完毕,然后在60℃下继续保温5h至反应完全,冷却至30℃并用过量的亚硫酸钠中和至无氧化性,分出水层,有机层继续用10ml的清水水洗一次,分出水相,浓缩有机相得粗品,粗品用40克甲醇打浆,再过滤并烘干,得到化合物Ⅱ12.6g,含量80.6%,产率37.3%。
化合物Ⅲ的制备
实施例1:
25℃下,向500ml的四口瓶中加入31g(95.6%,0.09mol)化合物II、14g(0.14mol)三氟乙醇、8g(0.2mol)氢氧化钠和0.1g四叔丁基碘化铵,升温至回流,保温搅拌2h。检测反应完全后,将有机相蒸出,向残液中加入60g水搅拌溶清,然后缓慢加入31%的盐酸水溶液,调至pH<6。有白色固体析出,继续搅拌0.5h,抽滤并烘干,得到化合物Ⅲ30.3g,含量98.3%,产率98.8%。无归一含量大于1%的单杂(见图1)。
实施例2:
25℃下,向500ml的四口瓶中加入31g(95.6%,0.09mol)化合物II、14g(0.14mol)三氟乙醇和8g(0.2mol)氢氧化钠,升温至回流,保温搅拌2h。检测反应完全后,将有机相蒸出,向残液中加入60g水搅拌溶清,然后缓慢加入31%的盐酸水溶液,调至pH<6。有白色固体析出,继续搅拌0.5h,抽滤并烘干,得到化合物Ⅲ27.6g,含量98.3%,产率90.3%。其中归一含量大于1%的单杂有一个(见图2)。
对比例1:
25℃下,向500ml的四口瓶中加入31g(95.6%,0.09mol)化合物II、17.1g(0.14mol)三氟乙醇钠和2.4g(0.06mol)氢氧化钠,升温至回流,保温搅拌2h。检测反应完全后,将有机相蒸出,向残液中加入60g水搅拌溶清,然后缓慢加入31%的盐酸水溶液,调至pH<6。有白色固体析出,继续搅拌0.5h,抽滤并烘干,得到化合物Ⅲ22.9g,含量93.4%,产率78.6%。其中归一含量大于1%的单杂有一个(见图3)。
本申请实施例披露的一种环磺酮的制备方法的实施原理为:向干燥的500ml反应瓶中加入向干燥的反应瓶中加入30g(98.3%,0.085mol)化合物Ⅲ、80g二氯乙烷,搅拌升温至50-55℃,缓慢滴加11.75g氯化亚砜(0.098mol),滴完后在回流温度反应2小时,检测反应完毕后减压蒸出溶剂和过量氯化亚砜。
再向反应中加入60g二氯乙烷和9.5g(0.085mol)1,3-环己二酮,然后滴加23g三乙胺(0.23mol),滴完后,搅拌保温1h,得到化合物Ⅳ的二氯乙烷溶液。向化合物Ⅳ的二氯乙烷溶液中加入18g三乙胺(0.18mol)和1g丙酮氰醇(0.012mol),控温在25℃-30℃,保温2h,检测反应完全。降温至10℃,加入30g(20%水溶液)的硫酸溶液,搅拌0.5h,然后分出有机相,减压蒸馏出二氯乙烷,向残液中加入30g甲醇搅拌,有固体析出,抽滤,烘干。得浅黄色固体的环磺酮33.1g,含量97.9%,产率90.2%(以化合物III计算产率)。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的环磺酮的制备方法,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (15)
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,由化合物Ⅰ合成化合物Ⅱ的步骤包括:在20℃-25℃下,将有机溶剂与催化剂、溴化试剂混合均匀,而后加入化合物Ⅰ,搅拌并升温到反应温度,随后滴加双氧水。反应结束后,加入还原性水溶液进行淬灭,最后降温过滤得到化合物Ⅱ。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述有机溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、二溴乙烷、氯仿、四氯化碳、乙酸中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述催化剂为偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰中的一种。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述溴化试剂为液溴、溴化氢、溴化铵、溴化钾中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述化合物Ⅰ与溶剂的质量比为1:1-10,化合物Ⅰ与催化剂的摩尔比为1:0.001-0.5,化合物Ⅰ与溴化试剂的摩尔比为1:1-10,化合物Ⅰ与双氧水的摩尔比为1:0.5-10。
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述反应温度范围在40℃-100℃,其中最适温度为60℃,反应时间为2-30h。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述还原性水溶液为亚硫酸钠溶液、氯化亚铁溶液或亚硫酸钾溶液。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,由化合物Ⅱ合成化合物Ⅲ的步骤包括:常温下,加入有机溶剂、三氟乙醇、碱和催化剂,再缓慢加入化合物Ⅱ,搅拌并升温至反应温度。反应结束后,加水分相,向水相中加酸,有固体析出,过滤后得到化合物Ⅲ。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙腈、甲醇、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、二氯甲烷中的一种或多种。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述碱为氢氧化钠、碳酸铯、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述催化剂有四叔丁基溴化铵、四叔丁基碘化铵、四叔丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵等相转移催化剂以及碘化钾、碘化钠等含碘盐等。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述反应温度为30-120℃,反应时间为0.5h-10h。
14.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的一种或多种。
15.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述化合物Ⅱ与溶剂的质量比为1:1-10,所述化合物Ⅱ与碱的摩尔比为1:0.1-10,所述化合物Ⅱ与催化剂的摩尔比为1:0.001-0.5。。
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